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基于含蛭石晶层层状硅酸盐矿物层电荷在矿物晶体化学、晶层相互转化机制和改型、有机化及纳米化处理中的重要理论和实际意义,对其层电荷大小、表征方法及其有机化、纳米化进行了研究。通过化学成分、层间阳离子交换容量分析,计算晶体化学式,研究阳离子占位特点、层电荷数的大小和分布;研究了粒度和pH值与阳离子交换容量的关系,确定了等电点;采用优化和简化的烷基季铵盐法对样品有机插层处理,测定样品的层电荷数,讨论了有机插层处理的工艺条件,研究了烷基季铵盐阳离子在层间的赋存状态和排布规律,探讨了其插层机理和其层间化学反应特性:通过原位聚合制备聚苯胺/蛭石纳米复合材料和聚吡咯/蛭石纳米复合材料,并对所制备的产物进行了表征和性能分析。
研究结果表明,晶体化学式—阳离子交换容量法和系列烷基季铵盐法计算得到的蛭石晶层的层电荷数结果相近,在0.6~0.9之间,符合蛭石层电荷的范围,在不知道蛭石的化学成分时可以用系列烷基季铵盐法来确定蛭石的层电荷数;蛭石的有机插层过程就是季铵盐阳离子与层间阳离子进行离子交换的过程,季铵盐阳离子通过离子交换进入了蛭石层间,由于其体积效应而使蛭石的层间距值增大,结合季铵盐阳离子的长度及理论直径,分析了季铵盐阳离子在溶液中的存在状态及在蛭石晶层的排列方式。不同链长烷基季铵盐阳离子在蛭石层间的排列方式不同,受季铵盐用量和季铵盐种类的影响;成功制得聚苯胺(或聚吡咯)/蛭石纳米复合材料,并通过XRD、IR、SEM等对其进行表征,测定了其电导率,复合材料的导电性能较聚苯胺(或聚吡咯)有所提高。